基于超聲波的流量測量技術(shù)的研究.pdf

1、超聲波在流體中傳播時(shí)，會(huì)攜帶其流速信息，超聲波流量計(jì)就是通過提取這些信息來測量流量的。本文開發(fā)了一套用于巡檢高爐冷卻循環(huán)水流量的超聲波測量裝置，以改善目前其測量成本高、維護(hù)不便、備件多、對(duì)工人技術(shù)水平要求高的現(xiàn)狀。
　　 論文從高爐冷卻水的實(shí)際情況出發(fā)，系統(tǒng)確定了采用時(shí)差法測量原理，探頭采取U法安裝，以32位ARM Cortex-M3系列單片機(jī)STM32F103RE作為處理器，達(dá)到1％測量精度的整體方案.論文對(duì)超聲波收、發(fā)電路的

2、設(shè)計(jì)和工作過程進(jìn)行了詳細(xì)的研究和論述，并且在電路設(shè)計(jì)和PCB設(shè)計(jì)的過程中重點(diǎn)考慮了抗干擾技術(shù)，最終獲得了幅值穩(wěn)定、波形清晰、信噪比高的接收信號(hào)，為后續(xù)軟件設(shè)計(jì)提供了良好的基礎(chǔ)。
　　 在時(shí)差法超聲波流量測量中，系統(tǒng)的精度主要取決于時(shí)差的精度。本文采用高速計(jì)時(shí)與相關(guān)算法相結(jié)合的方法測量時(shí)差：在發(fā)射超聲波的同時(shí)啟動(dòng)高速計(jì)時(shí)，當(dāng)接收信號(hào)的幅值大于比較器的閾值時(shí)停止計(jì)時(shí)，并喚醒高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD9237開始采集接收信號(hào)。在順、逆流的采集

3、完成后，對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，以補(bǔ)償高速計(jì)時(shí)測得的時(shí)差，最終實(shí)現(xiàn)了時(shí)差的高精度測量。軟件中，還對(duì)溫度引起的超聲波傳播速度變化做了校正；對(duì)流速在管道中的非平均分布作了補(bǔ)償，以保證流量測量的精度。
　　 基于以上硬件和軟件設(shè)計(jì)，該裝置可用于管徑為30mm～1600mm、流量為1.27m3/h～150m3/h范圍內(nèi)的水流量測量，也可拓展用于其他環(huán)境的單相液體的流量測量。該裝置具有CAN總線接口，可構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)中的現(xiàn)場級(jí)流量儀